The production of bio-based polyurethane foams from biodiesel residues

Abstract

Poliüretan çeşitli polioller ve diizosiyanatların reaksiyonu ile mekanik, termal, kimyasal özellikleri kontrol edilebilen önemli polimerlerdendir. Yalıtım köpükleri, mobilya uygulamaları, otomotiv, kaplama ve biyomedikal gibi geniş uygulama alanına sahiptirler. Bu çalışmada ticari ve biyo-kökenli poliüretan köpükler üretilip özellikleri incelenmiştir. Ticari (polieter) poliol, ham gliserol, metanolü uzaklaştırılmış ham gliserol ve saf gliserol poliol olarak kullanılmıştır. Tüm polioller polimerik difenilmetan diizosiyanat (PMDI) ile reaksiyona sokularak yalıtım köpükleri üretilmiştir. Ham gliserol biyodizel üretiminin yan ürünlerinden biridir ve saflaştırılması Küçük ve Orta Ölçekli İşletmeler için yüksek maliyetlidir. Biyodizel üretiminde metanol tekrar kullanıldığı için ham gliserolden metanol uzaklaştırılarak metanolü uzaklaştırılmış ham gliserol elde edilir. Poliüretan köpüklerin termal özellikleri Termogravimetrik Analiz (TGA) ve ısı iletkenlik testi, yapıları Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrum (FTIR), yüzey yapısındaki değişiklikler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Mekanik özellikleri basma testi ile tespit edilmiştir. Bu çalışma, çeşitli poliollerin kullanımı ile poliüretan köpüğü üretiminin kritik yönlerini tanımlamaktadır. Ayrıca ham gliserol ve metanolü uzaklaştırılmış ham gliserol gibi sanayi atık ürünlerine yeni kullanım alanları sunmaktadır.

Polyurethanes are important polymers as their mechanical, thermal, chemical properties can be controlled by the reaction of various polyols and diisocyanates. Polyurethanes have wide application areas, insulation foams, furniture applications, automotive, coatings, and biomedical, many other uses. In this study, commercial and biobased polyurethane foams were produced and required properties were determined. Commercial (polyether), crude glycerol, methanol-free crude glycerol and pure glycerol were used as polyols. All types of polyols were reacted with polymeric diphenyl methane diisocyanates (PMDI) for the production of insulation foams. Crude glycerol is a by-product of the biodiesel production, and it is a kind of biofuel residues, so its purification cost is high for Small and Medium Sized Enterprises. Methanol-free crude glycerol is a kind of crude glycerol whose methanol recovered for reuse the biodiesel production. Thermal properties of polyurethane foams were examined by thermogravimetric analysis (TGA) and thermal conductivity tests. The structures of polyurethane foams were confirmed by Fourier Transformed Infrared (FTIR). Changes in surface structure were investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM). Mechanical properties of polyurethane foams were determined by compression tests. This study identifies the critical aspects of polyurethane foam formation by the use of various polyols and furthermore offers new uses of crude glycerol and methanol-free crude glycerol which are waste products from biodiesel industry.